TAPIS DAYA AKTIF SERI DENGAN KENDALI HISTERISIS
PADA SISTEM SATU FASA
LAPORAN TUGAS AKHIR
Oleh :
HENDRA KUSUMA WARDANA
04.50.0004
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
PENGESAHAN
Laporan tugas akhir dengan judul “TAPIS DAYA AKTIF SERI
DENGAN KENDALI HISTERISIS PADA SISTEM SATU FASA“ diajukan
untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana
Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknologi Industri
Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
Laporan tugas akhir ini disetujui pada tanggal . . . Oktober 2008
Semarang, . . . Oktober 2008
Menyetujui,
Pembimbing I
Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT.
058.1.1992.110
Pembimbing II
Leonardus Heru P., ST. MT.
058.1.2000.234
Mengetahui,
ABSTRAK
Saat ini penggunaan beban tak linier pada rangkaian penyearah, telah
menimbulkan dampak negatif pada sistem. Penggunaan beban tak linier tersebut
dapat menimbulkan harmonisa. Harmonisa jenis tegangan muncul akibat
penggunaan beban RC, sedangkan harmonisa jenis arus muncul akibat
penggunaan beban RL. Pemasangan tapis daya aktif, yang terpasang seri antara
sumber dan beban tak linier, berfungsi agar dapat melakukan kompensasi
tegangan ataupun arus. Suatu tapis daya aktif telah banyak dikembangkan oleh
para ahli elektronika khususnya pada bidang elektronika daya, menciptakan suatu
alat guna mengurangi dampak negatif akibat adanya harmonisa. Suatu tapis daya
aktif seri dengan modul terkendali, telah banyak diproduksi di luar dan sudah
terealisasi. Aplikasi alat tapis daya aktif seri pada sistem yang diproduksi di
negara-negara maju memiliki harga yang cukup mahal. Disamping itu, komponen
elektronika yang digunakan untuk merangkai alat tersebut, beberapa diantaranya
tidak diproduksi / tersedia di negara kita.
Maka pada makalah Tugas Akhir ini penulis akan merealisasikan suatu
alat tapis daya aktif dengan modul terkendali yang berbasis pada pemodelan
matematis dan skema rangkaian yang pernah dibuat para ahli sebelumnya, dengan
menggunakan komponen – komponen elektronika yang tersedia serta dengan
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena
dengan segala rahmat dan anugerahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan
Tugas Akhir beserta laporannya yang menjadi tugas studi penulis sebagai
mahasiswa Program Sarjana Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro
Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
Laporan Tugas Akhir ini disusun berdasarkan data – data pengamatan
dan pembelajaran (literature) yang diperoleh selama kuliah di Fakultas Teknologi
Industri Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
Pada kesempatan ini penulis tak lupa mengucapkan terima kasih kepada
pihak – pihak yang telah banyak membantu selama pelaksanaan Tugas Akhir di
Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik
Soegijapranata Semarang dan penulisan laporannya yaitu :
1. Bapak Leonardus Heru P.,ST,MT; selaku Dekan Fakultas Teknologi
Industri UNIKA Soegijapranata Semarang, yang telah memberikan saya
ijin untuk melaksanakan Tugas Akhir di Fakultas Teknologi Industri
Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
2. Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT; selaku dosen pembimbing I dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini, baik dalam pengerjaan alat telah
memberikan saran, kritik, dan semangat hingga selama proses
3. Bapak Leonardus Heru P.,ST,MT; selaku dosen pembimbing II dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini, baik dalam pengerjaan alat telah
memberikan saran, kritik, dan semangat hingga selama proses
penyusunan laporan akhir.
4. T. Brenda Ch., ST, MT; selaku koordinator Tugas Akhir, yang telah
memberikan ijin kepada saya untuk melakukan Tugas Akhir di Fakultas
Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik
Soegijapranata Semarang.
5. Fx. Hendra Prasetya, ST, MT; selaku dosen wali, yang telah
membimbing, memberi saran dan kritik kepada saya selama saya kuliah
di Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro Universitas
Katolik Soegijapranata Semarang.
6. Mas E. Agung N; selaku pendamping laboratorium, yang telah
memberikan informasi mengenai segala hal yang diperlukan selama
pengerjaan Tugas Akhir dan selama proses penyusunan laporan Tugas
Akhir ini.
7. Seluruh Dosen dan Karyawan Fakultas Teknologi Industri Jurusan
Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, yang telah
banyak membantu memberikan fasilitas sehingga pengerjaan Tugas
Akhir ini dapat berjalan lancar dan cepat selesai.
8. Seluruh demit - demit laboratorium: Mbeng – Mbeng (Jhebenk), Tompi,
dalam proses pengerjaan alat dan dukungannya pada saat saya
mengalami kesusahan.
9. Teman – teman Fakultas Teknologi Industri jurusan teknik Elektro
angkatan 2004, espcly: Sundo, Sunji, Sujhank, Suthok, Suson, Subet,
Suri, Suwin, Sulop, Sulik, Subui, Sunyok, Sule, kabehlah . . . (“.)
Dan semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu – persatu yang
telah membantu dalam pelaksanaan Tugas Akhir dan penulisan laporan ini.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih banyak kekurangannya, maka penulis
sangat mengharapkan saran maupun kritik dari berbagai pihak untuk perbaikan
dimasa yang akan datang. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan
permohonan maaf apabila terdapat hal – hal yang kurang berkenan dalam
penulisan laporan ini.
Akhirnya besar harapan penulis bahwa laporan ini dapat memberikan
sumbangan yang berarti bagi kemajuan ilmu dan teknologi di lingkungan kampus
Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik
Soegijapranata Semarang.
Semarang, Oktober 2008
DAFTAR ISI
1.5. Metodologi Penelitian ... 7
1.6. Sistematika Penulisan ... 8
BAB II LANDASAN TEORI ... 10
2.1. Pendahuluan ... 10
BAB III TAPIS DAYA AKTIF SERI ... 12
3.1. Pendahuluan ... 12
3.2. Topologi Konverter ... 14
3.3. Konsep Kendali ... 17
3.4. Tapis Daya Aktif Seri dengan Kendali Histerisis pada Sistem Satu Fasa ... 25
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 34
4.1. Pendahuluan ... 34
4.2. Simulasi Dengan Menggunakan Power Simulator ... 35
4.3. Pengujian Laboratorium ... 43
4.4. Pembahasan ... 46
BAB V PENUTUP ... 52
5.1. Kesimpulan ... 52
5.2. Saran ... 52
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1. Diagram Blok Tapis Daya Aktif Seri pada Sistem Satu Fasa
dengan Modul Terkendali ... 12
Gambar 3.2. Diagram Single-Line Tapis Daya Aktif Seri pada Sistem Satu Fasa dengan Modul Terkendali ... 13
Gambar 3.3. Pemasangan Tapis Daya Aktif Pada Sistem Satu Fasa ... 15
Gambar 3.4. Kondisi Saklar Saat Induktor Naik ... 16
Gambar 3.5. Kondisi Saklar Saat Induktor Turun ... 17
Gambar 3.6. Diagram Blok Modul Terkendali Rangkaian Tapis Daya Aktif ... 18
Gambar 3.7. Rangkaian BSF ... 19
Gambar 3.8. Rangkaian Penguat ... 19
Gambar 3.9. Rangkaian BSF dan Penguat ... 19
Gambar 3.10. Arus Masukan dalam Spektrum Frekuensi yang Ditapis oleh Penapis BSF ... 20
Gambar 3.11. Grafik Histerisis ... 22
Gambar 3.12. Skema Rangkaian Histerisis ... 23
Gambar 3.13. Rangkaian Ekuivalen Sistem (Mendeteksi Sumber Arus) ... 26
Gambar 3.14. Diagram Blok Sistem (Mendeteksi Sumber Arus) ... 27
Gambar 3.15. Rangkaian Ekuivalen Sistem (Mendeteksi Tegangan Beban) ... 28
Gambar 3.16. Diagram Blok Sistem (Mendeteksi Tegangan Beban) ... 29
Gambar 3.17. Rangkaian Ekuivalen Sistem (Kendali Hybrid) ... 30
Gambar 3.18. Diagram Blok Sistem (Kendali Hybrid) ... 31
Gambar 3.19. Pita Histerisis ... 33
Gambar 4.1. Diagram Single-Line Tapis Daya Aktif Seri pada Sistem Satu .... 35
Gambar 4.2. Simulasi Rangkaian Penyearah dengan Beban RC ... 36
Gambar 4.3. Hasil Simulasi Bentuk Gelombang Tegangan Masukan (Vs)... 37
Gambar 4.7. Pemasangan Tapis Daya Aktif Seri dengan Modul Terkendali pada
Sistem ... 40
Gambar 4.8. Hasil Simulasi Bentuk Gelombang Tegangan Masukan (Vs)... 41
Gambar 4.9. Hasil Fast Fourier Transfom Gelombang Tegangan Masukan ... 41
Gambar 4.10. Hasil Simulasi Bentuk Gelombang Arus Masukan (Is) ... 42
Gambar 4.11. Hasil Fast Fourier Transform Gelombang Arus Masukan (Is) ... 42
Gambar 4.12. Bentuk Gelombang Tegangan Masukan (Vs) ... 44
Gambar 4.13. Bentuk Gelombang Arus Masukan (Is)... 44
Gambar 4.14. Bentuk Gelombang Tegangan Masukan (Vs) ... 46
Gambar 4.15. Bentuk Gelombang Arus Masukan (Is)... 46
Gambar 4.16. Bentuk Gelombang Tegangan Kompensasi Referensi (Vreff) ... 47
Gambar 4.17. Bentuk Gelombang Tegangan Kompensasi Aktual (Vaktl)... 48
Gambar 4.18. Bentuk Gelombang Tegangan Error (Verr) ... 48
Gambar 4.19. Bentuk Gelombang Tegangan Kompensasi yang Diinjeksikan .... 49
Gambar 4.20. Bentuk Gelombang Tegangan Masukan (Vs) ... 50
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Parameter Rangkaian BSF ... 18
Tabel 4.1. Tabel Parameter Rangkaian Penyearah Beban RC (Simulasi) ... 36
Tabel 4.2. Tabel Parameter Rangkaian Tapis Daya Aktif Seri dengan Modul
Terkendali pada Sistem (Simulasi) ... 39
Tabel 4.3. Tabel Parameter Rangkaian Penyearah dengan Beban RC (Pengujian
Laboratorium) ... 43
Tabel 4.4. Tabel Parameter Rangkaian Tapis Daya Aktif Seri dengan Modul
